Selbstschwingender Mischer mit Transitron-Oszillator

 

Im Stassfurt Imperial 4W oder im Lorenz Supercelohet 33W wird die Hexode RENS1234 als Mischröhre eingesetzt. Dies ist insofern ungewöhnlich, als es eine spezielle Mischhexode RENS1224 gab.

Interessant bei der gewählten Schaltung ist die Art des verwendeten Oszillators. Während „normale“ Oszillatorschaltungen entweder eine Rückkoppelspule (Meißner-Schaltung) oder eine Anzapfung des Schwingkreises (z.B. Hartley-Schaltung) verwenden, arbeitet dieser Oszillator mit nur zwei Anschlüssen am Schwingkreis. Eine Schwingung kommt bei einer solchen Schaltung aber nur dann zustande, wenn der (positive) Verlustwiderstand des Schwingkreises durch einen genügend kleinen negativen Widerstand aufgehoben wird.

 

Das Bild zeigt einen Ausschnitt aus dem Schaltbild des Imperial 4W.

 

 

Ein negativer Widerstand kann mit einer Pentode oder einer Hexode durch entsprechende Beschaltung erzeugt werden.

 

 

Der negative Widerstand kommt bei dieser Schaltung aber nicht durch Sekundärelektronen zustande, wie z.B. bei Tetroden bei kleinen Anodenspannungen.

 

Durch das negativ vorgespannte Gitter (3 in Bild 83 bzw. 4 bei der RENS1234) direkt vor der Anode entsteht eine (negative) Raumladung. Wird nun das Potential des (positiv vorgespannten) Gitters (2 bzw. 3) davor angehoben, würde „im Normalfall“ auch der Strom dieses Gitters ansteigen. Da jedoch diese beiden Gitter wechselstrommäßig über einen ausreichend großen Kondensator mit einander verbunden (kurz geschlossen) sind, wird somit das Potential von Gitter 3 bzw. 4 auch angehoben, wodurch mehr Elektronen zu Anode kommen. Die Wirkung davon ist, daß Gitter 2 bzw. 3 nicht mehr, sondern weniger Strom erhält. Das bedeutet aber, daß dadurch ein negativer Widerstand entsteht. Es ergibt sich eine fallende Kennlinie. Die Schaltung hat den Namen „Transitron“ erhalten.

In „Rothe, H.; Kleen, W.: Elektronenröhren als Schwingungserzeuger und Gleichrichter, AVG, 1941“ wird beschrieben, wie die Kennlinien im Charakter von Dynatron aber auch von Lichtbogen durch äußere Beschaltung von Hexoden erhalten werden.

 

Negative Steilheit und negativen Verstärkungsfaktor einzelner Gitter besitzen verschiedene Mehrgitterröhren. Bei der Raumladungsgitterröhre sind die Steilheit des Raumladungsgitterstromes S_2,3 und der zugehörige Verstärkungsfaktor μ_2,3 negativ. Bei der Pentode sind S_3,4 < 0 und μ_3,4 < 0.

 

Fig. 10 zeigt als Beispiel das Kennlinienfeld einer Hexode (AH 1) I₃ = f (U₃) mit der Spannung U₄ des hinteren Steuergitters als Parameter. Anode (6) und 2. Schirmgitter (5) sind verbunden und liegen an positiver Spannung. Für eine Rückkopplung nach der Beziehung U₄ = K₂ * U₃ lassen sich bei reellem K₂ die resultierenden Kennlinien einfach konstruieren. Für K₂ = 1 sind in das Kennlinienfeld einige Kennlinien bei verschiedenen Anfangsbedingungen gestrichelt eingetragen.

Mit der in Fig. 11 angegebenen Schaltung lassen sich solche Dynatron-Kennlinien auch unmittelbar messen, wie Fig. 12 zeigt.

Der Arbeitspunkt A, der einer Spannung U₄ = 0 entspricht, ist auf jeder Kennlinie angegeben.

Eine dieser Erzeugungsart negativer Widerstände ähnliche wurde in der ersten Mischhexode (RENS 1224) zur Erregung der Oszillatorschwingungen benutzt [STEIMEL ,K.: Die Grundprinzipien der Hexoden, Telefunken-Zeitung 14, Nr.65 (1933), S.33].

Auch zur Strommitkopplung ist bei der Hexode wegen S_3,4 < 0 bei Benutzung des 1. Schirmgitters als Nutzelektrode und des 2. Steuergitters als Steuerelektrode keine Phasenwende erforderlich, so daß man in der Schaltung nach Fig. 13 Lichtbogenkennlinien messen kann. Die dem Strom proportionale Spannung wird an R abgegriffen, Lichtbogencharakter hat das Organ zwischen den Punkten a und b. Eine gemessene Kennlinie ist in Fig. 14 gezeichnet.

Historisch interessant nach den vorhergehenden Betrachtungen ist das Negatron von SCOTT-TAGGART [Scott-Taggart, J.: The Negatron, Radio Rev. 2 (1921) p. 598]. Diese Hochvakuumröhre enthält als Glühkathode einen Wolframfaden geringen Durchmessers, auf dessen einer Seite die Anode A_l, auf dessen anderer Seite ein Gitter G und eine Hilfsanode A₂ liegen (siehe Fig. 15).

Die Betriebsbedingungen sind derart gewählt, daß der Kathodenstrom gesättigt ist. Wird die Gleichspannung des Gitters G gesteigert, so nimmt der Strom zur Hilfsanode zu und, da der Kathodenstrom konstant bleibt, der Anodenstrom I_A1 ab. Die Steilheit des Stromes zur Anode 1 ist also negativ, desgleichen ist μ<0.

Das Negatron kann in Rückkopplungsschaltung also sowohl ein künstliches Dynatron, als auch ein künstlicher Lichtbogen sein. Ist die Gitterspannung proportional der Anodenspannung (siehe Fig. 15a), so entsteht eine Dynatronkennlinie. Ist die Gitterspannung proportional dem Anodenstrom (siehe Fig. 15 b), wobei U_G am Kathodenwiderstand R abgegriffen wird, so entsteht eine Lichtbogenkennlinie. In der Literatur wird das Negatron allgemein nur als künstliches Dynatron angesehen.

 

 

Wird das Transitron ohne Schwingkreis betrieben, liefert es eine Rechteckschwingung. [Kulp, M.: Elektronenröhren und ihre Schaltungen, Vandenhoek & Ruprecht, 1963]

 

Informationen zu Transitron-Schaltungen finden sich auch in „Siforow, W.E.: Funkempfangsgeräte, VT, 1957“ (Originalausgabe: Сифоров, В.И.: Радиориемные устройства)

 

Die Texte zu den Schaltbildern sind recht knapp gehalten. Mit den vorausgegangenen Informationen in den anderen Posts zu diesem Thema dürften aber kaum Schwierigkeiten beim Verständnis entstehen.

 

 

Die Bilder 169, 170 und 171 zeigen Transitronschaltungen, bei denen der Schwingkreis jeweils an zwei Gittern der Röhre liegt.

So liegt beispielsweise in der Schaltung nach Bild 170 der Schwingkreis unmittelbar am Bremsgitter, während das Schirmgitter über einen Kondensator angeschlossen ist.Die Wechselspannungen an diesen Gittern sind fast gleichphasig. In dieser Schaltung wird der Widerstand der Strecke Schirmgitter-Katode negativ, weil sich bei einer Vergrößerung des Augenblickswertes der Spannung am Schirmgitter gleichzeitig die Spannung am Bremsgitter vergrößert, was zum Anwachsen des Anodenstromes und Absinken des Schirmgitterstromes führt.

Analog kann man annehmen, daß die Widerstände der Strecken Gitter 2-Katode in der Schaltung nach Bild 171 negativ sind.

Mit Oszillatorschaltungen nach den Bildern 167 bis 171 kann man die Bereichumschaltung wesentlich vereinfachen, weil keine Umschaltung von Rückkopplungskreisen notwendig ist.

Für alle Oszillatorschaltungen gilt, daß die Güte des Oszillatorkreises groß sein soll, damit die Frequenz bei Schwankungen der Betriebsspannung stabil bleibt. Die Rückkopplungsschaltung und die Kopplung mit der Mischröhre sollen sicherstellen, daß die Spannung am Oszillatorgitter der Mischröhre für normalen Betrieb ausreicht und die Frequenz nicht zu stark von der Abstimmfrequenz abhängt.

Die Röhre 6A8 als Transitronoszillator und Mischer zeigt Bild 177.

In Bild 178 wird die Röhre 6SA7 verwendet.

Bei den Schaltungen nach Bild 177 und 178 kann man die Spulen und den Bereichumschalter vereinfachen. Auch die Frequenzstabilität des Oszillators kann bei geeigneter Dimensionierung erhöht werden.